新能源汽車電機控制器
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新能源汽車電機之基本仿真分析流程
新能源汽車電機之基本仿真分析流程 適用人群：主要面向新能源汽車、壓縮機等電機產品設計、電磁工程師。 新能源汽車電機之基本仿真分析流程（免費）【已結束】 直播時間：2020-02-25 19:30 新能源汽車驅動系統中，電機是非常重要的部件。電機的性能將影響到新能源汽車動力、振動噪聲、散熱等多方面。
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新能源汽車電機控制器的實例教程
一、前言
對新能源汽車而言，電池技術、電機技術、電機控制器技術被稱為新能源汽車關鍵三電技術。在當前電池技術未能取得突破的前提下，提高電機驅動系統的效率、功率密度、安全性與可靠性成為新能源汽車電機驅動系統的主要研究方向，也是我國政府和企業進行政策制定和未來發展規劃的重點對象。
二、驅動控制器關鍵技術
電機驅動控制器作為新能源汽車中連接電池與電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制系統的核心。其中高性能功率半導體器件、智能門極驅動技術以及器件級集成設計方法的應用，將有助于實現高功率密度、低損耗、高效率電機控制器設計；同時，高性能、高可靠電機控制器產品，還要求具有高標準電磁兼容性（EMC）、功能安全和可靠性設計。
（一）功率半導體器件技術
電機控制器的發展以功率半導體器件為主線，正從硅基絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、傳統單面冷卻封裝技術，向寬禁帶半導體（如SiC、GaN等）、定制化模塊封裝、雙面冷卻集成等方向發展。同時，得益于成熟的技術迭代，以及相比于寬禁帶半導體器件更低的成本，硅基IGBT仍然是當前與未來較長時間內電機控制器產品的主要選擇。
在硅基IGBT芯片技術上，英飛凌科技公司針對新能源汽車市場高功率密度需求，已研發出EDT2芯片技術，實現了750V/270A IGBT芯片量產，富士集團等日本廠商也都相繼研發出了高功率密度IGBT芯片技術，并已批量應用于汽車IGBT模塊產品。
展開 一、前言
對新能源汽車而言，電池技術、電機技術、電機控制器技術被稱為新能源汽車關鍵三電技術。在當前電池技術未能取得突破的前提下，提高電機驅動系統的效率、功率密度、安全性與可靠性成為新能源汽車電機驅動系統的主要研究方向，也是我國政府和企業進行政策制定和未來發展規劃的重點對象。
二、驅動控制器關鍵技術
電機驅動控制器作為新能源汽車中連接電池與電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制系統的核心。其中高性能功率半導體器件、智能門極驅動技術以及器件級集成設計方法的應用，將有助于實現高功率密度、低損耗、高效率電機控制器設計；同時，高性能、高可靠電機控制器產品，還要求具有高標準電磁兼容性（EMC）、功能安全和可靠性設計。
（一）功率半導體器件技術
電機控制器的發展以功率半導體器件為主線，正從硅基絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、傳統單面冷卻封裝技術，向寬禁帶半導體（如SiC、GaN等）、定制化模塊封裝、雙面冷卻集成等方向發展。同時，得益于成熟的技術迭代，以及相比于寬禁帶半導體器件更低的成本，硅基IGBT仍然是當前與未來較長時間內電機控制器產品的主要選擇。
在硅基IGBT芯片技術上，英飛凌科技公司針對新能源汽車市場高功率密度需求，已研發出EDT2芯片技術，實現了750V/270A IGBT芯片量產，富士集團等日本廠商也都相繼研發出了高功率密度IGBT芯片技術，并已批量應用于汽車IGBT模塊產品。
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9.一文了解新能源汽車常用的驅動電機類型及原理
主要內容：交流異步電機（結構、工作原理、優缺點和應用范圍）、永磁同步電機（結構、工作原理、優缺點和應用范圍）、開關磁阻電機（結構、工作原理、優缺點和應用范圍）、總結...
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10.新能源車用驅動電機定子繞組技術
主要內容：驅動電機定子繞組的定義與功能、驅動電機定子繞組技術的發展、聯合電子開發的軸向嵌裝繞組平臺...
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11.新能源汽車電機控制器
主要內容：電機控制器原理介紹、電機控制器硬件部分介紹、電機控制器軟件部分介紹、電機控制器結構部分...
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12.新能源汽車用軸向磁通電機設計與分析
主要內容：軸向磁通電機結構介紹、軸向磁通電機電磁方案設計（電機技術要求、電機主要尺寸確定、電機主要材料選型、 永磁體結構設計、永磁體厚度選擇、定子沖片的設計）、電機模型的建立、電機有限元分析（ 電機磁場分析、氣隙磁密分析、空載反電動勢分析、齒槽轉矩分析、電機額定負載性能分析）、樣機試驗與仿真對比分析、結論...
展開 一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
展開 圖3
圖4
同時也有如圖5所示，把整個控制電路和驅動電路放在一塊PCB板上，當然這樣也會進行高低壓區分布板，如圖5中靠近三相出線處為高壓部分，主要為驅動電路；另一端導熱膠墊上部為控制部分，主要為低壓電路。
圖5
下面對硬件部分主要零件關鍵技術及行業趨勢進行簡單介紹：
說到關鍵零件第一個要介紹的肯定是IGBT模塊，它作為整個功率變換中心，占整個控制器成本的一半左右。IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR（電力晶閘管）的低導通壓降兩方面的優點。
IGBT模塊是由IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與FWD（續流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品；封裝后的IGBT模塊直接應用于電機控制器、變頻器、UPS不間斷電源等設備上；目前IGBT主要的幾種封裝形式如圖6所示，單管IGBT,表貼式IGBT,雙面水冷IGBT等，同時根據目前新能源汽車整體的發展趨勢，高功率密度，高效率，輕量化等方向，IGBT封裝也在朝雙面水冷，SiC，GaN等方向發展。
圖6
第二個要介紹的是主控板上主控芯片（DSP），它作為電機控制器整個產品的控制核心，在整個PCB板上單個元器件的成本也是比較高的，目前行業比較主流的幾個品牌有英飛凌、TI、飛思卡爾等，根據新能源汽車行業功能安全要求，三個品牌目前都已有滿足功能安全要求的汽車級產品，當然目前乘用車行業市占率相對比較高的芯片還是英飛凌的TC 275系列，目前已有好幾家企業達到了ASIL C及以上功能安全等級。
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